desain dan realisasi alat elektrokardiograf berbasis

PKMT-2-19-1
DESAIN DAN REALISASI ALAT ELEKTROKARDIOGRAF BERBASIS
MIKROPROSESSOR 8-BIT BESERTA SISTEM DATABASE DAN
MONITORINGNYA YANG BERBASIS ONLINE UNTUK MEMBANTU
PASIEN JANTUNG
Ahmad Sutanto1, R Saputra2, AN Jati3, Irfan P Nugroho4, Muhamad K Basya5
1,2,4,5
Jurusan Teknik Elektro, 3 Jurusan Teknik Informatika
Sekolah Tinggi Teknologi Telkom, Bandung
ABSTRAK
Elektrokardiogram (EKG) merupakan sinyal fisiologis yang dihasilkan oleh
aktifitas kelistrikan jantung. Sinyal ini direkam menggunakan perangkat
elektrokardiograf. Perangkat ini bemacam-macam bentuknya sesuai dengan
kepentingan perekaman sinyal EKG yang dilakukan. Misalnya untuk standard
clinical EKG, menggunakan 12 elektroda, dan peraga bisanya berupa kertas
rekam ECG, sedangkan untuk monitoring EKG, digunakan 1 atau 2 elektroda
dengan peraga berupa sinyal yang ditampilkan pada CRT. Perangkat ini relatif
mahal karena produksi yang terbatas, penggunaan yang cukup spesifik dan hanya
terdapat pada rumah sakit - rumah sakit besar. Untuk itu perlu direalisasikan
sistem elektrokardiograf yang lebih murah berbasis online sebagai media
penghubung antara pasien dan dokter. Yaitu dengan mendisain sistem ECG
monitoring yang berbasis online, sistem ini mempunyai kemampuan untuk
mendeteksi kondisi kesehatan jantung pasien secara jarak jauh. Alat ini
mempunyai kelebihan untuk memasukkan data medis tersebut kedalam suatu
database secara online sehingga dokter ataupun pasien tidak perlu lagi bertemu
langsung sehingga pemantauan kondisi jantung pasien bisa dilakukan dimanapun
juga.
Kata kunci : Elektrokardiograf, jantung, online
PENDAHULUAN
Penyakit jantung saat ini telah menjadi suatu penyakit yang paling
mematikan di dunia. Meskipun angka kejadian Penyakit Jantung dan Pembuluh
Darah (PJPD) di Indonesia belum ada data yang akurat namun bila kita tinjau data
di Amerika Serikat, pada tahun 1996 dilaporkan hampir terdapat 60 juta penderita
atau menjapai 1 dari 5 penduduk Amerika Serikat menderita penyakit jantung.
Kematian akibat PJPD di seluruh Amerika Serikat pada tahun 1996 mencapai
959.227 penderita, yakni 41,4% dari seluruh kematian. Setiap hari 2600 penduduk
meninggal akibat penyakit ini. Meskipun berbagai pertolongan mutakhir telah
diupayakan, namun setiap 33 detik tetap saja seorang warga Amerika meninggal
akibat penyakit ini.
Prof Shahryar Sheikh, Direktur Asia Pacific Society of Cardiology 2003,
mengungkapkan penyakit kardiovaskular (cardiovascular disease/CVD) saat ini
mengalami kenaikan yang cukup cepat, dan menjadi penyakit pembunuh
peringkat atas di kawasan Asia Pasifik. "Pertumbuhan penyakit cardiovascular ini
merupakan problema di Asia Pasifik. Terlebih di negara-negara yang sedang
berkembang. Penyakit jantung merupakan tantangan yang besar dan sangat
kompleks karena menyangkut masalah pembangunan sosial dan ekonomi."
PKMT-2-19-2
Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk pencegahan penyakit jantung
adalah dengan pemantauan kondisi kesehatan jantung secara rutin dengan
menggunakan alat yang disebut electrocardiograph. Electrocardiograph (ECG)
adalah suatu gambaran dari arus elektrik yang dihasilkan oleh otot jantung selama
satu denyut jantung. Electrocardiograph menyediakan informasi kondisi jantung
itu. Electrocardiograph dibuat dengan menerapkan electroda pada komponen
badan untuk mengambil sinyal kecil dari tubuh kepada monitoring instrumen.
Standard electrocardiograph memungkinkan untuk pembandingan sinyal seperti
diambil dari tiap orang dengan kondisi normal dan kondisi kelainan pada
jantungnya.
Namun saat ini electrocardiograph hanya terdapat di beberapa rumah sakit
besar dengan jumlah yang terbatas. Sehingga pasien sulit untuk melakukan
pengecekan kondisi jantungnya. Selain itu pasien juga harus menghabiskan waktu
dan tenaga untuk dapat melakukan pengecekan kondisi jantungnya karena harus
datang ke rumah sakit dan harus antri dengan pasien yang lain.
Oleh karena itu diperlukan adanya pembangunan perangkat yang dapat
digunakan pasien secara individu namun tetap dapat dilakukan pemantauan oleh
ahli jantung. Perangkat ini digunakan oleh pasien untuk mendapatkan sinyal
kondisi kesehatan jantungnya.
Electrocardiograph Monitoring System
diharapkan dapat berfungsi
sebagai alat yang dapat mengambil data kondisi jantung pasien dimana data
tersebut kemudian secara otomatis dikirimkan ke database yang berfungsi sebagai
tempat pencatat dan penampung data-data kesehatan jantung pasien. Dengan
masuknya data tersebut ke database, sistem akan memberikan sinyal ke PC yang
ada disisi ahli jantung dengan menggunakan jaringan internet bahwa ada pasien
yang telah melakukan pemantauan kesehatan jantung. Oleh system ahli jantung
tersebut akan diberikan keluaran berupa grafik tentang kondisi jantung pasien
sehingga ahli jantung dapat memanfaatkan data tersebut untuk memberikan
diagnosis dari monitoring kesehatan jantung pasien kepada pasien yang
bersangkutan dan juga dapat memberikan saran kepada pasien.
Luaran berupa alat pemantau kesehatan jantung pasien mudah diterapkan
dan digunakan sehingga pasien dapat melakukan cek kesehatan jantungnya dari
rumah atau dari tempat dimana pasien sedang melakukan aktivitas. Sehingga
pasien tersebut tidak perlu datang ke pusat kesehatan. Pasien tersebut hanya
memerlukan sebuah monitoring cardiogram dan sebuah PC atau notebook atau
handphone yang dapat terkoneksi dengan jaringan internet. Sehingga secara
otomatis data kesehatan jantung yang diperolehnya dapat dikirimkan ke database
yang akan digunakan oleh ahli jantung untuk memberikan diagnosis kondisi
kesehatan jantung pasien.
METODE PENDEKATAN
Perancangan EKG (Elektrokardiogram) dimulai dengan melakukan
penaksiran kebutuhan EKG dilanjutkan dengan bagaimana EKG dapat
menjalankan tugasnya. Dengan demikian maka semua kebutuhan dideskripsikan
pertama kali dilanjutkan dengan inventarisasi sumber daya yang tersedia,
perancangan awal dan yang terakhir adalah menetukan perangkat keras
(hardware) dan perangkat lunak (software).
PKMT-2-19-3
Pada tahap pengujian, diuji kelayakan sistem untuk kemudian dilakukan
pengamatan kembali untuk memperbaiki kekurangan yang ditemukan saat
pengujian. Pengujian sistem digunakan untuk mengetahui tingkah laku sistem atau
perangkat yang akan dibangun. Pada proses pengujian elemen-elemen yang dapat
dilakukan pengujian adalah software, hardware, user, input dan output sistem.
Secara garis besar tahap penyelesaian masalah digambarkan dalam
diagram dibawa ini :
PKMT-2-19-4
Identifikasi Masalah
Menentukan Tujuan Penelitian
Studi Pustaka
Penelitian Pendahuluan
Pengamatan metode dan cara pengukuran detak
jantung dengan Elektrokardiograf
Pengumpulan dan Pengolahan Data
Data teknik (rangkaian)
Elektrokardiograf (EKG)
Data signal
Elektrokardiograf (EKG)
Perancangan
Evaluasi cara kerja perangkat Elektrokardiograf
Pembuatan rangkaian Elektrokardiograf
Pemmbuatan software monitoring
Pengujian rangkaian dan software monitoring Elektrokardiograf
Implementasi Program kegiatan
Pasien-pasien penyakit jantung
Evaluasi dan Perbaikan
Kesimpulan dan Saran
PKMT-2-19-5
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil dan pembahasan perancangan hardware
Gambar1.1 schematic dari blok power supply
Gambar 1.2 PCB dari blok power supply
Rangkaian ini berfungsi untuk menghasilkan catuan sebesar +9 volt dc, -9 volt dc,
dan +5 volt dc. Catuan ini selanjutnya akan digunakan untuk menjalankan blok
analog dan digital dari system EKG yang kami buat.
PKMT-2-19-6
Gambar 1.3 Schematic dari blok analog dari sistem EKG
Gambar 1.4 PCB dari blok analog dari sistem EKG
Pada blok analog ini, sinyal dari hasil pengukuran pada pasien di tangkap dan
dikuatkan sebesar 1000x karena sinyal asli jantungnya sangatlah kecil yaitu
sebesar 5mV, sehingga setelah dikuatkan sinyal menjadi 5V, sinyal ini kemudian
diproses oleh blok digital.
PKMT-2-19-7
Gambar 1.5 Schematic dari blok digital pada EKG
Gambar 1.6 PCB dari blok digital pada EKG
Pada blok ini, sinyal yang didapat dari blok analog kemudian disampling dan
diproses untuk menghasilkan sinyal Elektrokardiogram, kemudain sinyal ini di
transmisikan ke CPU, blok ini juga dilengkapi dengan interface ke CPU.interface
ini menggunakan system komunikasi serial dengan menggunakan standar RS 232
PKMT-2-19-8
Hasil dan pembahasan perancangan software
Gambar 1.7 Tampilan Awal EKG Monitoring
Pada saat pertama kali program di jalankan maka kita harus mengisi
terlebih dahulu data pasien yang akan diperiksa menggunakan alat EKG
monitoring ini. Selain itu kita juga harus memasukkan pilihan lead yang
digunakan. Setelah data yang dibutuhkan selesai kita masukkan, maka kita akan
melakukan pengukuran kepada pasien.
Gambar 1.8 Grafik EKG
Setelah pemasangan alat selesai di lakukan pada pasien maka kita mulai akan
mengamati perubahan denyut jantung melalui electron tubuh pasien.
PKMT-2-19-9
Gambar 1.9 Analisis
Pada saat melakukan pengamatan data pasien, kita dapat melakukan
analisis pada data yang telah di dapatkan dengan meng-capture hasil sementara
data pasien. Kita dapat juga menuliskan hasil analisis kita pada bagian yang telah
di sediakan.
Setelah data di peroleh, maka dapat kita lakukan penghitungan detak
jantung pasien yang bersangkutan. Dari data ini, kita dapat melihat apakah
seseorang dapat dikatakan sehat atau tidak berdasarkan nilai detak jantung.
Fasilitas simulator ini di gunakan untuk memberikan referensi kepada
pengamat tentang data yang di dapatkan pada proses pengamatan dengan realita di
dunia kedokteran.
PKMT-2-19-10
Gambar 1.10 Pengukuran Hasil Pengamatan
Gambar 1.11 Simulator EKG
KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari pembuatan alat elektrokardiograf berbasis
online adalah :
a. Sistem ini memberikan solusi alternatif yang relatif mudah, murah dan
konsumsi daya rendah terhadap pengukuran EKG secara konvensional.
b. Sistem ini dapat membaca Sinyal EKG dengan tiga titik lead/acuan
elektroda menurut Einthoven Triangle Formation untuk keperluan
monitoring EKG.
PKMT-2-19-11
c. EKG (Elektrokardiogram) adalah sinyal yang merepresentasikan kondisi
jantung manusia berdasarkan bentuk sinyal dengan parameter amplituda,
durasi sinyal dan heart rate.
d. Untuk menampilkan sinyal pada PC perlu mengubah sinyal EKG analog
menjadi sinyal EKG digital.
e. Software EKG Monitoring System ini dapat membaca dan menampilkan
rekaman medis EKG dari pasien dengan format data yang ditentukan oleh
software ini.
f. Sistem EKG Monitoring System ini juga bisa digunakan untuk mrnyimpan
rekap medis pasien sehingga pasien dan dimonitoring kondisi kesehatan
jantungnya
g. Sistem Telemetri dan Monitoring EKG ini dapat dipergunakan untuk
pendidikan atau pelatihan tetapi belum dapat digunakan dalam lingkungan
medis karena permasalahan pengujian.
DAFTAR PUSTAKA
1. Barmawi, Malvino. Prinsip prinsip elektronika jilid 2, ITB, Bandung.
2. Hariyanto, Bambang, Ir.,MT., 2005. Esensi-esensi Bahasa Pemrograman
Java, Informatika, Bandung.
3. Kadir, Abdul. 2003. Pemrograman C++, Yogyakarta.
4. Richard F. Tinder. 1991.Digital Engineering Design, Prentice Hall
international Inc.
5. Smith Jack.
1985. Modern Communication Circuits, McGraw-Hill.
Singapore
6. Sugiharto, Agus., 2002. Penerapan Dasar Transduser dan Sensor, Kanisius.
Yogyakarta.
7. Wardana Eka, Khusni. 2005. Desain Dan Realisasi Receiver Sistem
Telemetri Dan Pemantauan Elektrokardiogram Wireless Dengan Modulasi
Ask, STT TELKOM. Bandung.